快恢复二极管和超快恢复二极管的电源特性分析
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在开关电源二次侧的输出整流电路中，一般选用反向恢复时闷较短的整流二极管，常用的主要有快恢复二极管、超快恢复二极管、肖特基势垒二极管。 快恢复二极管和超快恢复二极管广泛用于PWM脉宽调制器、开关电源、不间断电源（UPS）等领域作为高频、大电流的整流二极管、续流二极管或阻塞二极管，是极有发展前途的电力电子半导体器件，具有开关特性好、反向恢复时间短、耐压高、正向电流大、体积小、安装简便等优点。这两种整流二极管还减少了开关电压尖峰，而这种尖峰直接影响输出直流电压的波纹。 快恢复二极管是指反向恢复时间很短，一般小于SUs，迅速由导通状态过渡到关断状态的PN结整菠管。它在制造工艺上采用掺金措施，在结构上有的采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构，可获得较高的开关速度和较低的正向压降。它从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级，前者的反向恢复时间为数百纳秒或更长．后者则在100ns以下，大大提高了电源的效率。 PIN结构快恢复二极管与普通PN结二极管不同，它在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短。在同等容量下，PIN结构快恢复二极管具有正向压降低，反向恢复时间短等优点。gdzrlj.com对于不同型号的快恢复二极管来说，耐压越高，电流越大，恢复时间就越长，导通压降就越大。快恢复二极管常用于开关频率不太高（ 20 - 50kHz）的输出整流电路中。 快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百伏至几千伏。常用的小电流快恢复二极管的主要型号有FR101 - FR107（1A，50 - IOOOV）、FR301 - FR307（3A，50 - IOOOV）等，可用于辅助开关电源的输出整流。在选择快恢复二极管时，其反向恢复时间应该约为开关晶体管上升时间的1/3更小。 超快恢复二极管是在快恢复二极管基础上发展而成的，其反向恢复电荷进一步减小，反向恢复时间更短，trr可低至几十纳秒。UFRD的优点是正向导通损耗小，结电容小，运行温度可较高，允许的结温在175度左右。UFRD -般用于开关频率在50kHz以上的整流电路中：型号为1N6620 -1N663I的高电压超快恢复二极管的trr35或50n8，并且在高温下反向电流小、正向恢复电压低，适用于高电压输出（PIV为600V）的开关变换器；型号为1N5802- 1N5816、1N6304 - 1N6306的UFRD，其PIV 《400V，可用于24V或48V输出（二极管的反向额定电压分别为150和400V）的开关变换器。 用在开关电源输出整流中的快恢复及超快恢复二极管，需要根据电路的最大输出功率来决定是否加装散热器。 20A以下的快恢复二极管及超快恢复二极管大多采用TO - 220FP封装；几十妥以上刚大功率快恢复、超快恢复二极管一般采用顶部带金属散热片的TO -3P金属壳封装；更大容量（几百安至几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装。从内部结构看，快恢复二极管及超快恢复二极管可分成单管、对管两种，对管内部包含两个快恢复或超快恢复二极管，根据两个二极管接法的不同，它们又有共阴对管、共阳对管之分，其内部结构示。 常用的8TQ080、MBR1045等单管的恢复时间为10ns，HFA15TB60、MUR30120、MUR8100等单管的恢复时间为35ns，MBR2060CT、025 CTQ045、D83 -004等双管的恢复时间为l0ns，MUR1620P. HFA16TA600、B92M - 02、DSE160 - 06等双管的恢复时间为35ns。常用的小功率快恢复二极管有FR系列和PFR系列等，FR/PFR系列快恢复二极管的主要参数如表6-1所示。
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